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Description
本発明の実施の形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
窒化物系半導体材料は高い破壊電界強度と高い電子移動度を有するため、パワーエレクトロニクス用半導体装置や高周波パワー半導体装置などへの応用が期待されている。 Since nitride-based semiconductor materials have high breakdown field strength and high electron mobility, they are expected to be applied to power electronics semiconductor devices and high-frequency power semiconductor devices.
横型パワーエレクトロニクス用半導体装置においては、大電流で駆動させるためにゲート幅を大きくすることが望ましい。このときに、マルチフィンガ−構造が好ましく用いられる。ここで、マルチフィンガ−構造を有する横型パワーエレクトロニクス用半導体装置は、ゲート幅が大きくなり大型化するため、小型化が望まれている。 In a lateral power electronics semiconductor device, it is desirable to increase the gate width in order to drive it with a large current. At this time, a multi-finger structure is preferably used. Here, the lateral power electronics semiconductor device having a multi-finger structure is required to be downsized because the gate width is increased and the size of the semiconductor device is increased.
小型化された半導体装置を提供する。 A miniaturized semiconductor device is provided.
実施形態の半導体装置は、第1の面と、第1の面の反対側に設けられた第2の面と、を有する基板と、第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極と複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、第2の面に接して設けられ、複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、第2の面に接して設けられ、複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、第1の窒化物半導体層と第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、複数のゲート電極と第3の配線の間に設けられた、複数のゲート電極のそれぞれと第3の配線を電気的に接続する複数の第3の連結部と、を備える。
A semiconductor device according to an embodiment includes a substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface, and a first nitride semiconductor provided on the first surface. A plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer, a plurality of drain electrodes provided between the plurality of source electrodes on the first nitride semiconductor layer, A plurality of gate electrodes provided between each of the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the one nitride semiconductor layer, and in contact with the second surface; The first wiring connected, the second wiring provided on the active region electrically connected to the plurality of drain electrodes, and the second surface provided in contact with the plurality of gate electrodes. Provided between the first interconnect and the first nitride semiconductor layer and the second interconnect An interlayer insulating film, provided between the plurality of gate electrodes and the third wiring, and a plurality of third connecting portion for electrically connecting each of the third wirings of the plurality of gate electrodes, the Prepare.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。 In this specification, in order to show the positional relationship of components and the like, the upward direction of the drawing is described as “up” and the downward direction of the drawing is described as “down”. In the present specification, the concepts of “upper” and “lower” are not necessarily terms indicating the relationship with the direction of gravity.
(第1の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、第1の面と、第1の面の反対側に設けられた第2の面と、を有する基板と、第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極と複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、第2の面に接して設けられ、複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、第2の面に接して設けられ、複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、第1の窒化物半導体層と第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、を備える。
(First embodiment)
The semiconductor device of this embodiment includes a substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface, and a first nitride provided on the first surface. A semiconductor layer, a plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer, a plurality of drain electrodes provided on each of the first nitride semiconductor layers and between the plurality of source electrodes; A plurality of gate electrodes provided between the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the first nitride semiconductor layer, respectively, in contact with the second surface and electrically connected to the plurality of source electrodes A first wiring connected to the plurality of drain electrodes, a second wiring electrically connected to the plurality of drain electrodes, provided on the active region, provided in contact with the second surface, and connected to the plurality of gate electrodes. The third wiring electrically connected, and the first wiring between the first nitride semiconductor layer and the second wiring. Comprising an interlayer insulating film which is, a.
図1は、本実施形態の半導体装置100の模式上面図である。図1(a)は、本実施形態の半導体装置100の基板10と第1の配線24と第2の配線34と第3の配線44の位置関係を示す模式上面図である。図1(b)は、本実施形態の半導体装置100の電極構造を示す模式図である。図2は、本実施形態の半導体装置100の要部の模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic top view of the
本実施形態の半導体装置は、たとえばGaN(窒化ガリウム)、AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)、InGaN(窒化インジウムガリウム)といった窒化物半導体を用いた、HEMT(High Electron Mobility Transistor)である。また、本実施形態の半導体装置100の電極構造は、マルチフィンガー構造である。
The semiconductor device of this embodiment is a HEMT (High Electron Mobility Transistor) using a nitride semiconductor such as GaN (gallium nitride), AlGaN (aluminum gallium nitride), and InGaN (indium gallium nitride). Moreover, the electrode structure of the
半導体装置100は、第1の窒化物半導体層6と、第2の窒化物半導体層4と、ゲート絶縁膜8と、基板10と、ソース電極20と、第1の連結部22と、第1の配線24と、ドレイン電極30と、第2の連結部32と、第2の配線34と、ゲート電極40と、第3の連結部42と、第3の配線44と、層間絶縁膜60と、素子分離領域62と、絶縁層66と、アクティブ領域68と、を備える。
The
基板10は、第1の面12と、第1の面の反対側に設けられた第2の面14と、を有する。例えば、Si(シリコン)基板である。Si基板以外にも、例えば、サファイヤ基板や、炭化珪素(SiC)基板を用いることが可能である。
The
第1の窒化物半導体層6は、第1の面12上に設けられている。第1の窒化物半導体層6は、第1の半導体層6aと、第1の半導体層6a上に設けられている第2の半導体層6bと、を有する。第2の半導体層6bのバンドギャップは、第1の半導体層6aのバンドギャップよりも大きい。
The first
第1の半導体層6aは、例えば、アンドープのAlXGa1−XN(0≦X<1)である。より具体的には、アンドープのGaNである。第1の半導体層6aの膜厚は、例えば、0.5μm以上3μm以下である。第2の半導体層6bは、例えば、アンドープのAlYGa1−YN(0<Y≦1、X<Y)である。より具体的には、アンドープのAl0.2Ga0.8Nである。第2の半導体層6bの膜厚は、例えば、15nm以上50nm以下である。
The
第1の半導体層6aと第2の半導体層6bの間にはヘテロ接合界面が形成される。半導体装置100のオン動作時は、ヘテロ接合界面に2次元電子ガス(2DEG)が形成されキャリアとなる。
A heterojunction interface is formed between the
第2の窒化物半導体層(バッファ層)4は、基板10と第1の窒化物半導体層6の間に設けられている。第2の窒化物半導体層4を設けることにより、基板10と第1の窒化物半導体層6の間の格子不整合が緩和され、結晶性の高い第1の窒化物半導体層6が形成される。これにより、高性能な半導体装置が実現される。第2の窒化物半導体層4は、例えば、窒化アルミニウムガリウム(AlWGa1−WN(0<W<1))の多層構造である。
The second nitride semiconductor layer (buffer layer) 4 is provided between the
半導体装置100は、第1の窒化物半導体層6(第2の半導体層6b)上に設けられた複数のソース電極20と、第1の窒化物半導体層6上に設けられた複数のドレイン電極30と、第1の窒化物半導体層6上に設けられた複数のゲート電極40と、を備える。複数のドレイン電極30は、複数のソース電極20の間のそれぞれに設けられている。また、複数のゲート電極40は、複数のソース電極20と複数のドレイン電極30の間のそれぞれに設けられている。
The
電圧印加時の電界集中の緩和及び電流コラプスの抑制のため、複数のソース電極20は、基板10に電気的に接続されることにより、基板2と同電位になっていることが好ましい。
The plurality of
第1の配線24は、第2の面14に接して設けられている。第1の配線24は、複数のソース電極20と電気的に接続されている。なお、本実施形態の半導体装置100において、例えば「第1の配線24は、第2の面14に接して設けられている」という場合は、第1の配線24と第2の面14が直接接している場合と、第1の配線24と第2の面14の間に中間層等が設けられていることにより第1の配線24と第2の面14が間接的に接している場合と、を含む。
The
図3は、第1の実施形態の半導体装置100の、第1の連結部22と第3の連結部24を示す模式上面図である。
FIG. 3 is a schematic top view showing the first connecting
第1の連結部22は、第1の配線24と複数のソース電極20の間に設けられている。第1の連結部22は、第1の配線24と複数のソース電極20を電気的に接続する。ここで、複数のソース電極20と電気的に接続される配線が複数設けられている場合は、第1の窒化物半導体層6に平行な面内においてもっとも大きな内接円を描くことができる配線を第1の配線24とする。そして、その他の配線を第1の連結部22とする。
The first connecting
複数の第1の連結部22は、複数のソース電極20と第1の配線24の間に、離間してそれぞれ設けられていてもよい。なお、第1の連結部22は、複数のソース電極20と第1の配線24の間に1個設けられていてもよい。
The plurality of
第2の配線34は、アクティブ領域68上に設けられている。第2の配線34は、複数のドレイン電極30と電気的に接続されている。アクティブ領域68とは、トランジスタが形成されている領域をいう。具体的には、アクティブ領域とは、ソース電極20、ドレイン電極30又はゲート電極40が配置されたトランジスタ動作する領域をいう。
The
第2の配線34をアクティブ領域68の全体の上ではなく一部の上に設けることにより、第2の配線34を小型にしても良い。第2の配線34を小型にすることにより、窒化物半導体層と第2の配線34の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。なお、第2の配線34は、アクティブ領域68全体の上に設けられていてもよい。
The
第2の連結部32は、第2の配線34と複数のドレイン電極30の間に設けられている。第2の連結部32は、第2の配線34と複数のドレイン電極30を電気的に接続する。ここで、複数のドレイン電極30と電気的に接続される配線が複数設けられている場合は、第1の窒化物半導体層6に平行な面内においてもっとも大きな内接円を描くことができる配線を第2の配線34とする。そして、その他の配線を第2の連結部32とする。
The second connecting
複数の第2の連結部32は、複数のドレイン電極30と第2の配線34の間に、離間してそれぞれ設けられていてもよい。なお、第2の連結部32は、複数のドレイン電極30と第2の配線34の間に1個設けられていてもよい。
The plurality of
第3の配線44は、第2の面14に接して設けられている。第3の配線44は、複数のゲート電極40と電気的に接続されている。
The
第3の連結部42は、第3の配線44と複数のゲート電極40の間に設けられている。第3の連結部42は、第3の配線44と複数のゲート電極40を電気的に接続する。ここで、複数のゲート電極40と電気的に接続される配線が複数設けられている場合は、第1の窒化物半導体層6に平行な面内においてもっとも大きな内接円を描くことができる配線を第3の配線44とする。そして、その他の配線を第3の連結部42とする。
The
複数の第3の連結部42は、複数のゲート電極40と第3の配線44の間に、離間してそれぞれ設けられていてもよい。なお、第3の連結部42は、複数のゲート電極40と第3の配線44の間に1個設けられていてもよい。
The plurality of third connecting
複数のソース電極20と複数のドレイン電極30は、たとえば、Ti(チタン)とAl(アルミニウム)の積層構造を含むことが好ましい。複数のゲート電極40は、たとえば、TiN(窒化チタン)、MoN(窒化モリブデン)、WN(窒化タングステン)、TaN(窒化タンタル)Ni(ニッケル)が好ましく用いられる。第1の連結部22、第2の連結部32および第3の連結部42は、たとえば、TiとAlの積層構造からなることが好ましい。また、第1の配線24、第2の配線34および第3の配線44は、たとえば、Al、Cu(銅)、またはAu(金)からなることが好ましい。
The plurality of
層間絶縁膜60は、第1の窒化物半導体層6と、複数のソース電極20と、第1の連結部22と、第1の配線24と、複数のドレイン電極30と、第2の連結部32と、第2の配線34と、複数のゲート電極40と、第3の連結部42と、第3の配線44と、の周囲に設けられている。または、層間絶縁膜60は、第1の窒化物半導体層6と第2の配線34の間に設けられている。層間絶縁膜60は、ポリイミド膜やBCB(ベンゾシクロブテン)膜からなることが、比誘電率が小さく基板−ソース電極間の寄生容量を小さくすることが出来るため好ましい。
The
絶縁層66は、第3の連結部42と基板10の間に設けられている。絶縁層66は、第3の連結部42(第3の配線)と基板10を絶縁する。絶縁層66の材料としては、例えば、SiN(窒化シリコン)、AlN(窒化アルミニウム)、SiO2(酸化シリコン)またはAl2O3(酸化アルミニウム)が好ましく用いられる。
The insulating
ゲート絶縁膜8は、複数のゲート電極40と第1の窒化物半導体層6の間に設けられている。ゲート絶縁膜8の材料としては、例えば、SiN(窒化シリコン)、AlN(窒化アルミニウム)、SiO2(酸化シリコン)またはAl2O3(酸化アルミニウム)が好ましく用いられる。なお、ゲート絶縁膜8は、なくてもよい。
The
半導体装置100には、素子分離境界64が設けられていてもよい。このとき、素子分離境界64の外側の窒化物半導体層上には、素子分離領域62が設けられる。素子分離領域62は、たとえば窒化物半導体層へのArイオン注入により作製される。あるいは素子分離領域62は、比誘電率の低いポリイミド膜やBCB(ベンゾシクロブテン)膜などの絶縁体材料を窒化物半導体層に埋め込むことにより作製されてもよい。素子分離境界64の内側には、アクティブ領域68が設けられている。
The
第1の配線24の膜厚t1は、第2の配線34の膜厚t2より大きいことが好ましい。
The film thickness t 1 of the
第1の窒化物半導体層6の比誘電率をεf、膜厚をdf、層間絶縁膜60の比誘電率をεd、膜厚をddとしたとき、εfとdfの比はεdとddの比より大きい、言い換えると(εf/df)>(εd/dd)であることが好ましい。また、本実施形態の場合は、第2の窒化物半導体層4の比誘電率をεa、膜厚をda、第1の半導体層6aの比誘電率をεb、膜厚をdb、第2の半導体層の比誘電率をεc、膜厚をdcとしたときに、(εaεbεc/(daεbεc+dbεaεc+dcεaεb))>(εd/dd)であることが好ましい。
The ratio of the first dielectric constant epsilon f of the nitride semiconductor layer 6, when the film thickness d f, d and dielectric constant of the
図4は、本実施形態の半導体装置100を用いた半導体パッケージ1000の模式上面図である。
FIG. 4 is a schematic top view of a
半導体パッケージ1000は、半導体装置100と、ソース端子(第1の端子)70と、ドレイン端子(第2の端子)72と、ゲート端子(第3の端子)74と、第1のボンディングワイヤ76と、第2のボンディングワイヤ78と、パッケージ基板82と、を備える。ソース端子70とドレイン端子72とゲート端子74は、パッケージ基板82上に設けられる。
The
半導体装置100は、第2の配線34がドレイン端子72と接触して電気的に接続されるように、パッケージ基板82上に配置される。これにより、半導体パッケージ1000の上面には第1の配線24と第3の配線44が配置される。なお第2の配線34とドレイン端子72の間に導電ペースト等が設けられていてもよい。第1の配線24とソース端子70は、第1のボンディングワイヤ76により電気的に接続される。第3の配線44とゲート端子74は、第2のボンディングワイヤ78により電気的に接続される。なお、第1の配線24とソース端子70又は第3の配線44とゲート端子74を電気的に接続する手段は、ボンディングワイヤに限定されない。
The
次に、本実施形態の作用効果について記載する。 Next, the effect of this embodiment is described.
図5は、本実施形態の比較となる半導体装置800の要部の模式断面図である。図6は、本実施形態の比較となる、半導体装置800を用いた半導体パッケージ8000の模式上面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part of a
半導体装置800においては、第2の配線34と第3の配線44がアクティブ領域68上に、また第1の配線24が第2の面に接して設けられている。そのため、図6のような半導体パッケージ8000においては、ドレイン端子74と第2の配線34が半導体パッケージ8000の上面で第3のボンディングワイヤ80により接続される。半導体装置の駆動中、ドレイン電極には大きな電圧が加えられる。そのため、半導体パッケージを作製する場合には、ドレイン電極と電気的に接続される第2の配線34と、第1の配線24及び第3の配線44の絶縁性を保たなければならない。
In the
本実施形態の半導体装置100においては、第2の配線34がアクティブ領域68上に、第1の配線24と第3の配線34が第2の面14に接して設けられている。すなわち、第1の配線24と第3の配線34が第2の配線と異なる面上に設けられているため、第2の配線34と、第1の配線24及び第3の配線44の絶縁性が保たれやすく、安全性の高い半導体装置100が提供される。
In the
また、第2の配線34はアクティブ領域68上に設けられているため、素子分離領域62上に第2の配線34が配置されている場合に比べて小型化された半導体装置100が提供される。
In addition, since the
ソース電極20は好ましくは基板10と同電位であるため、マルチフィンガ−構造を有する横型パワーエレクトロニクス半導体装置の大きなソースードレイン間容量は、複数のドレイン電極30、第2の連結部32および第2の配線34と、基板10との間の寄生容量に、主に起因するものであった。特に第2の配線34は大きな面積を有するため、寄生容量への寄与が大きなものであった。
Since the
半導体装置は高周波パワー半導体装置などへの応用が期待されている。しかし、高周波動作においては、上記の寄生容量への充放電によるスイッチング損失が大きくなり、高い破壊電界強度と高い電子移動度を生かした半導体装置を提供することができないという問題があった。 Semiconductor devices are expected to be applied to high-frequency power semiconductor devices. However, in high-frequency operation, there is a problem that switching loss due to charging / discharging of the parasitic capacitance is increased, and a semiconductor device that makes use of high breakdown electric field strength and high electron mobility cannot be provided.
本実施形態の半導体装置100においては、第2の配線34は基板10の間に層間絶縁膜60が挟まれて設けられている。そのため、第2の配線34と基板10の間に生じる寄生容量が低減される。
In the
なお、これにより第1の窒化物半導体層6と第2の配線34の距離d2が長くなり、その結果、第2の結合部32が長くなるためドレイン抵抗は高くなる。しかし、半導体装置100においては、高速動作のため、ドレイン抵抗を低減させることよりも、第2の配線34と基板10の間の寄生容量を低減させることが好ましい。
Incidentally, thereby the first
一方、大電流で半導体装置を駆動するためには、ソース抵抗の低減が好ましい。第1の配線24の膜厚t1を、第2の配線34の膜厚t2より大きくすることにより、ソース抵抗を低減することができる。
On the other hand, in order to drive a semiconductor device with a large current, it is preferable to reduce the source resistance. By making the film thickness t 1 of the
(εf/df)>(εd/dd)であることは、第2の配線34と基板10との間の寄生容量の寄与が、窒化物半導体層に起因する容量の寄与より小さいことを示すため、好ましい。
(Ε f / d f )> (ε d / d d ) means that the contribution of the parasitic capacitance between the
本実施形態の半導体装置によれば、小型化された半導体装置が提供される。 According to the semiconductor device of this embodiment, a miniaturized semiconductor device is provided.
(第2の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、第1の面と、第1の面の反対側に設けられた第2の面と、を有する基板と、第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極と複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、第2の面に接して設けられ、複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、第1の窒化物半導体層の第2の配線と反対側に設けられ、第1の窒化物半導体層に接し、複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、第1の窒化物半導体層と第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、を備える。
(Second Embodiment)
The semiconductor device of this embodiment includes a substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface, and a first nitride provided on the first surface. A semiconductor layer, a plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer, a plurality of drain electrodes provided on each of the first nitride semiconductor layers and between the plurality of source electrodes; A plurality of gate electrodes provided between the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the first nitride semiconductor layer, respectively, in contact with the second surface and electrically connected to the plurality of source electrodes A first wiring connected to the plurality of drain electrodes, a second wiring provided on the active region and opposite to the second wiring of the first nitride semiconductor layer Provided in contact with the first nitride semiconductor layer and electrically connected to the plurality of gate electrodes. Comprising 3 wires and, the, the interlayer insulating film provided between the first nitride semiconductor layer and the second wiring.
本実施形態の半導体装置は、第3の配線44近傍の基板10がなく、第3の配線44が直接窒化物半導体層と接している点で、第1の実施形態の半導体装置100と異なっている。ここで、第1の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
The semiconductor device of this embodiment is different from the
図7は、本実施形態の半導体装置200の要部の模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part of the
本実施形態の半導体装置200のように、第3の配線44近傍の基板10がない構成とすることによっても、第3の連結部42(第3の配線)と基板10を絶縁することができる。
As in the
本実施形態の半導体装置200によれば、小型化された半導体装置が提供される。
According to the
(第3の実施形態)
本実施形態の半導体装置は、層間絶縁膜60が複数の絶縁膜を有する点で、第1及び第2の実施形態と異なっている。ここで、第1及び第2の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
(Third embodiment)
The semiconductor device of this embodiment is different from the first and second embodiments in that the
図8は、本実施形態の半導体装置300の模式断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the
本実施形態の半導体装置300においては、層間絶縁膜60は、第1の窒化物半導体層6と第2の配線34の間の第1の絶縁膜60aと、第1の絶縁膜60aと第2の配線34の間に設けられた第2の絶縁膜60bと、第2の絶縁膜60bと第2の配線34の間に設けられた第3の絶縁膜60cと、を有する。
In the
本実施形態の半導体装置300によれば、層間絶縁膜を複数のプロセスに分けて形成することが出来るため、半導体装置300の、特に電極や連結部等の製造が容易になる。
According to the
本実施形態の半導体装置300によれば、小型化され、製造が容易な半導体装置が提供される。
According to the
(第4の実施形態)
本実施形態の半導体装置400は、一端はゲート電極40と電気的に接続され、他端はゲート電極40とドレイン電極30の間に配置され、第1の窒化物半導体層6と離間して設けられたゲートフィールドプレート電極90と、ゲートフィールドプレート電極90の上方に、一端はソース電極20と電気的に接続され、他端は第1の窒化物半導体層6と離間してソース電極20とドレイン電極30の間に設けられたソースフィールドプレート電極92をさらに備える点で、第1ないし第3の実施形態と異なっている。ここで、第1ないし第3の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
(Fourth embodiment)
In the
図9は、本実施形態の半導体装置400の模式断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the
ゲートフィールドプレート電極90及びソースフィールドプレート電極92は、それぞれから発生する電界により、半導体装置100内部の電界集中を緩和して電流コラプスを抑制するために用いられる。
The gate
本実施形態の半導体装置400によれば、小型化され、電流コラプスが抑制された半導体装置が提供される。
According to the
以上述べた少なくとも一つの実施形態の半導体装置によれば、第1の面と、第1の面の反対側に設けられた第2の面と、を有する基板と、第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、第1の窒化物半導体層上の、複数のソース電極と複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、第2の面に接して設けられ、複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、第2の面に接して設けられ、複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、第1の窒化物半導体層と第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、を備えることにより、寄生容量の小さい半導体装置の提供が可能となる。 According to the semiconductor device of at least one embodiment described above, a substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface, and provided on the first surface. Provided on the first nitride semiconductor layer, the plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer, and between the plurality of source electrodes on the first nitride semiconductor layer. A plurality of drain electrodes, a plurality of gate electrodes provided between the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the first nitride semiconductor layer, and in contact with the second surface, A first wiring electrically connected to the plurality of source electrodes; a second wiring electrically connected to the plurality of drain electrodes; provided on the active region; and provided in contact with the second surface. A third wiring electrically connected to the plurality of gate electrodes, and a first nitridation An interlayer insulating film provided between the semiconductor layer and the second wiring, by providing, it is possible to provide a parasitic capacitance small semiconductor device.
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態および実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments and examples of the present invention have been described, these embodiments and examples have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
4 第2の窒化物半導体層(バッファ層)
6 第1の窒化物半導体層
6a 第1の半導体層
6b 第2の半導体層
8 ゲート絶縁膜
10 基板
12 第1の面
14 第2の面
20 ソース電極
22 第1の連結部
24 第1の配線
30 ドレイン電極
32 第2の連結部
34 第2の配線
40 ゲート電極
42 第3の連結部
44 第3の配線
60 層間絶縁膜
62 素子分離領域
64 素子分離境界
66 絶縁層
68 アクティブ領域
70 ソース端子(第1の端子)
72 ゲート端子(第2の端子)
74 ドレイン端子(第3の端子)
76 第1のボンディングワイヤ
78 第2のボンディングワイヤ
80 第3のボンディングワイヤ
82 パッケージ基板
90 ゲートフィールドプレート電極
92 ソースフィールドプレート電極
100 半導体装置
200 半導体装置
300 半導体装置
400 半導体装置
1000 半導体パッケージ
8000 半導体パッケージ
4 Second nitride semiconductor layer (buffer layer)
6 1st
72 Gate terminal (second terminal)
74 Drain terminal (third terminal)
76
Claims (21)
前記第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、
前記第1の窒化物半導体層上の、前記複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、
前記第1の窒化物半導体層上の、前記複数のソース電極と前記複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、
前記第2の面に接して設けられ、前記複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、
前記複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、
前記第2の面に接して設けられ、前記複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、
前記第1の窒化物半導体層と前記第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、
前記複数のゲート電極と前記第3の配線の間に設けられた、前記複数のゲート電極のそれぞれと前記第3の配線を電気的に接続する複数の第3の連結部と、
を備える半導体装置。 A substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface;
A first nitride semiconductor layer provided on the first surface;
A plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer;
A plurality of drain electrodes provided between each of the plurality of source electrodes on the first nitride semiconductor layer;
A plurality of gate electrodes provided between the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the first nitride semiconductor layer;
A first wiring provided in contact with the second surface and electrically connected to the plurality of source electrodes;
A second wiring provided on the active region and electrically connected to the plurality of drain electrodes;
A third wiring provided in contact with the second surface and electrically connected to the plurality of gate electrodes;
An interlayer insulating film provided between the first nitride semiconductor layer and the second wiring;
A plurality of third coupling portions that are provided between the plurality of gate electrodes and the third wiring and electrically connect each of the plurality of gate electrodes and the third wiring;
A semiconductor device comprising:
第1の半導体層と、
前記第1の半導体層上に設けられた、前記第1の半導体層よりバンドギャップの大きい第2の半導体層と、
を有する請求項1乃至請求項7いずれか一項記載の半導体装置。 The first nitride semiconductor layer includes:
A first semiconductor layer;
A second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer and having a band gap larger than that of the first semiconductor layer;
The semiconductor device of any one of claims 1 to claim 7 having a.
前記第1の面上に設けられた第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層上に設けられた複数のソース電極と、
前記第1の窒化物半導体層上の、前記複数のソース電極の間のそれぞれに設けられた複数のドレイン電極と、
前記第1の窒化物半導体層上の、前記複数のソース電極と前記複数のドレイン電極の間のそれぞれに設けられた複数のゲート電極と、
前記第2の面に接して設けられ、前記複数のソース電極に電気的に接続された第1の配線と、
前記複数のドレイン電極に電気的に接続された、アクティブ領域上に設けられた第2の配線と、
前記第1の窒化物半導体層の前記第2の配線と反対側に設けられ、前記第1の窒化物半導体層に接し、前記複数のゲート電極に電気的に接続された第3の配線と、
前記第1の窒化物半導体層と前記第2の配線の間に設けられた層間絶縁膜と、
を備える半導体装置。 A substrate having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface;
A first nitride semiconductor layer provided on the first surface;
A plurality of source electrodes provided on the first nitride semiconductor layer;
A plurality of drain electrodes provided between each of the plurality of source electrodes on the first nitride semiconductor layer;
A plurality of gate electrodes provided between the plurality of source electrodes and the plurality of drain electrodes on the first nitride semiconductor layer;
A first wiring provided in contact with the second surface and electrically connected to the plurality of source electrodes;
A second wiring provided on the active region and electrically connected to the plurality of drain electrodes;
A third wiring provided on a side opposite to the second wiring of the first nitride semiconductor layer, in contact with the first nitride semiconductor layer, and electrically connected to the plurality of gate electrodes;
An interlayer insulating film provided between the first nitride semiconductor layer and the second wiring;
A semiconductor device comprising:
第1の半導体層と、A first semiconductor layer;
前記第1の半導体層上に設けられた、前記第1の半導体層よりバンドギャップの大きい第2の半導体層と、A second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer and having a band gap larger than that of the first semiconductor layer;
を有する請求項11乃至請求項18いずれか一項記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 11, comprising:
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